一种孔心定位法制造技术

本发明专利技术公开了一种孔心定位法，激光位移传感器沿圆周扫描并沿竖直方向运动，获取孔内表面和激光出射点之间的距离e，每一周内纪录一次在竖直方向上e的幅值，该幅值不断变化，以幅值最小时对应的位置为转折点；从转折点开始沿圆周扫描并沿水平移动，到达e在水平方向有最小幅值的位置，此时传感器的回转轴线和孔心重合，获取数控机床或其它数显运动台显示的位置坐标，即为孔心坐标；无线发射模块同激光位移传感器直接相连，实时发送传感器测量的e的所有值；数据接收端实时接收e的所有值，对其进行去噪处理，并将处理后每周内的e的幅值进行显示。本方法通过较少次数的水平方向逼近和竖直方向逼近，实现了孔心的精确定位，减少了操作的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械加工定位领域，特别涉及一种孔心定位法。
技术介绍
在机械设备中，圆孔往往作为一种常见的结构要素和轴、轴承等进行配合，有着广泛的应用。机械配合级的特殊要求，使得针对任意大小的孔，加工要求都较高。在航海、航空和核电工业等一些涉及到国计民生的大型装备上，有很闻的精度等级要求，而精确定位孔心是精加工孔时的第一步，直接影响产品质量。例如，孔心同基准的实际距离同图纸上标称距离的偏差形成了孔的位置度；单孔内，各圆截面的实际连心线同理想孔轴线的偏差范围构成了孔的同轴度；另外，孔心的实际连线与工件某一基准还常有垂直度或平行度的要求， 这些参数都是孔的精度设计的组成部分，因而，能否快速、精确定位孔心，意义重大。目前，在机加工行业中，比较通用的孔心定位方法是百分表极值找正法。这种找正方法虽然可在机床坐标系下进行，但只可确定被测孔与作为基准的另一结构要素之间的相对坐标值。简述原理如下假定基准与被测孔平行，同样为孔，面向基准孔的截面，将机床坐标系的三个方向分别定为为左右、前后和上下。为了确定孔心同基准在左右方向的相对坐标首先，将百分表以适当角度固定在主轴附件上，主轴上下移动，测量基准孔内壁左侧或右侧，记录百分表示数的最小值和此时的机床坐标；其次，保持百分表状态不变，以同样的方式测量被测孔，找出百分表示数最小位置后，左右移动主轴，并使百分表示数和上次记录的最小值数据相等，此时，再次记录机床坐标。两次机床左右坐标值之差即为该方向上孔心和基准的相对坐标。同理，测出上下方向上的孔心相对坐标。由此可见，百分表极值找正法的操作比较复杂，对于一个经验欠缺的操作者而言，有相当的难度；同时，整个过程所占工时较多，对大型设备加工而言，往往需要数个小时，严重影响工厂加工效率。另外，还有其他许多优秀的孔心定位方法，比如百分表三点找心法和标记法等。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足现有技术中由于通过接触进行孔的定位，会出现外力的干扰，影响定位的精度；通过人工读数，会存在一定的误差，以及测量大型工件的过程复杂度较高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种孔心定位法，本方法实现了无接触式定位，通过数字显示避免了人工读数，并以机床主轴为测量回转轴，实现工件坐标系与机床坐标系的直接关联，降低了测量大型工件的复杂度，详见下文描述一种孔心定位法，所述方法包括以下步骤(I)将激光位移传感器固定在数控机床的主轴上随所述主轴旋转；(2)所述激光位移传感器沿圆周扫描并沿竖直方向运动，通过所述激光位移传感器获取孔内表面和激光出射点之间的距离e，每一周内纪录一次e的幅值，获取e在竖直方向最小幅值，所述竖直方向最小幅值对应的点为转折点，在所述转折点回转轴线同孔心距离a最小；(3)所述激光位移传感器从所述转折点开始沿圆周扫描并沿水平移动，每一周内纪录一次e水平方向的幅值，获取e在水平方向最小幅值，所述水平方向最小幅值对应的回转轴线和孔心重合，此时，机床的数显坐标值即为孔心坐标；(4)在所述主轴端，无线发射模块同所述激光位移传感器直接相连，实时发送所述激光位移传感器采集的e的所有值；(5)数据接收端实时接收所述e的所有值，对所述e的所有值进行去噪处理，并将处理后的所述e在每周内的幅值进行显示。所述获取孔内表面和激光出射点之间的距离e具体为e =」R2 + a2 xcos(2^) + 2xaxcos(^)x^R2 - a2 sin2(沒)-b2 -yjr2 -b2其中，0是被测圆孔的轴心，O1为激光位移传感器的旋转轴轴心，SP为激光位移传感器的入射光轴，T为O1至光轴的垂足，e为孔内表面和激光出射点之间的距离，Θ为激光位移传感器的转动角度，令O1O' O1T' O1Q' O1P和OP为a，b，r、L和R0当主轴旋转，Θ不断变化时，一周内e的幅值为emax = ^Jr2 +a2 +2xaxR-b2 -yjr2 -b2式中R、b、r恒定不变，e的幅值取最小,对应的偏心距a为O。一种孔心定位法，所述方法包括以下步骤(I)将激光位移传感器固定在数控机床的主轴上随所述主轴旋转；(2)所述激光位移传感器沿圆周扫描并沿水平方向运动，通过所述激光位移传感器获取孔内表面和激光出射点之间的距离e，每一周内纪录一次e的水平方向幅值，获取e 在水平方向最小幅值，所述水平方向最小幅值对应的点为转折点，在所述转折点回转轴线同孔心距离a最小；(3)所述激光位移传感器从所述转折点开始沿圆周扫描并沿竖直移动，每一周内纪录一次e竖直方向的幅值，获取e在竖直方向最小幅值，所述竖直方向最小幅值对应的回转轴线和孔心重合，此时，机床的数显坐标值即为孔心坐标；(4)在所述主轴端，无线发射模块同所述激光位移传感器直接相连，实时发送记录到的e的所有值；(5)数据接收端实时接收所述e的所有值，对所述e的所有值进行去噪处理，并将处理后的e在每周内的幅值进行显不。本专利技术提供的技术方案的有益效果是本专利技术提供了一种孔心定位法，本专利技术以非接触式定位替代现有的接触式定位方法，排除受力干扰；测量结果数字化，从而为自动和半自动定位奠定基础，避免了人工读数造成的误差；该方法与现有“百分表极值找正法”相比具有调整少、读数快优点，能显著减少圆心定位的时间；若以机床主轴为测量回转轴，将实现工件坐标系与机床坐标系的直接关联，这将为工件调整、及后续加工带来很大便利性，降低了测量大型工件的复杂度，并且通过较少次数的水平方向逼近和竖直方向逼近，就可以实现孔心的精确定位，减少了操作的复杂度，满足了实际应用中的需要。附图说明图I为本专利技术提供的光轴、旋转轴和内孔轴线三者位置的示意图；图2为本专利技术提供的激光位移传感器竖直方向移动完毕状态的示意图；图3为本专利技术提供的三维数控镗床上的圆孔定心的示意图；图4为本专利技术提供的测头装置模型示意图；图5为本专利技术提供的一种孔心定位法的流程图；图6为本专利技术提供的一种孔心定位法的另一流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例I为了实现无接触式定位，通过数字显示避免了人工读数，并以机床主轴为测量回转轴，实现工件坐标系与机床坐标系的直接关联，降低了测量大型工件的复杂度，参见图I、 图2和图5，本专利技术实施例提供了一种孔心定位法，详见下文描述101 :将激光位移传感器固定在数控机床的主轴上随主轴旋转；其中，激光位移传感器是一种基于激光三角测量法的位移传感器，体积小，对较大尺寸的孔测量而言，不受空间约束的影响；同时，它具有一定的工作距离，是一种能进行非接触测量的位移传感器；激光位移传感器的相对测量精度很高，可优于万分之八，选择适当的量程，其绝对测量精度可达微米级甚至亚微米级。102:激光位移传感器沿圆周扫描并沿竖直方向运动，通过激光位移传感器获取孔内表面和激光出射点之间的距离e，每一周内纪录一次e的幅值，获取e在竖直方向最小幅值，竖直方向最小幅值对应的点为转折点，在转折点，回转轴线同孔心距离a(偏心距)最其中，当孔内表面各点处在激光位移传感器的工作范围内时，可测出孔内表面与激光出射点之间的距离。其中，获取竖直方向最小幅值具体为当记录的e的幅值从大变小，再从小变到大后，即存在转折点，表明在竖直方向上，该处有最小偏心距a。其中，激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新波，王仲，邾继贵，苏野，栗琳，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：